姚鹏
中交二公局电务工程有限公司221211
摘要：随着我国经济发展及城市化进程的不断加快，高速公路建设进入飞速发展的时期。在高速公路投入使用的过程中，机电系统作为重要的组成部分在收费系统、监控系统以及通信系统中发挥着重要的作用。因此，如何对机电系统进行优化设计以及将新技术进行投入，这对推进高速公路机电系统建设意义重大。
关键词：高速公路；机电系统；优化设计；新技术应用
机电系统是高速公路体系中的重要组成部分，是保证行车安全的关键。文章以天津市取消高速公路省界收费站项目为基本背景，从机电系统的主要构成作为切入点，阐述其应用现状，分析在使用中存在的具体问题，再根据项目条件探讨相适应的优化方法，引入行业内较为主流的新技术，以期给机电系统设计与优化提供参考。
1高速公路机电系统的基本构成
（１）收费系统。收费系统主要是记录车辆的出行日期、时间以及公里数信息等，然后结合相应的计费标准收取一定的出行费用，从而保证高速公路建设工作能够有足够的资金对道路及相关基础设施进行维护和保养。
（２）监控系统。监控系统的设置是为了规范车辆的出行行为，通常监控系统会与当地的公安监管系统连接起来，对于一些违规行为直接进行罚款和扣分的处理，严重的可能直接吊销驾驶证，如在高速公路掉头、超速、违规停车等，都是监控系统的重点监管内容。
（３）通信系统。通信系统是为了保障其他系统信号传输稳定，能够让相应的视频信号以及数据信息可以及时传递到核心操作系统，并进行备份保存。
2高速公路机电系统应用研究现状及存在的问题
2.1现状
从我国科学技术水平逐步提高的现状来看，高速公路机电系统取得了显著的发展成果，智能化设备得以广泛应用，管理部门也优化了管理方式，配套高精度的硬件设备以及自动化水平高的软件，包含红外夜视摄像头、自动报警系统等。尽管我国高速公路网络已经较为发达，但机电系统建设依然具有滞后性，其结构体系有诸多待完善之处，例如，缺乏对机电系统的监管、老旧甚至超出使用期限的设备依然投入使用以及故障处理不及时、不到位等问题。此外，高速公路管理部门的工作存在较强的局限性，普遍从其他地区或国家照搬管理方法，缺乏对机电系统的创新，导致在实际运行中发生不适用的情况。
2.2问题分析
（1）高速公路运行管理基本无法中断，且管理设备分布相对分散，因而要想对这些机电设备统一管理与运用，非常困难。加上目前该行业并未为机电应用体系设置专业、完善的评价体系，假设其在工作中出现一些问题，管理者也无法及时排查出，由此可见，目前高速公路机电设备管理存在明显漏洞，使得机电系统无法真正发挥出效用。此外，很多单位认为机电系统管理内容仅仅是保养、维护所有设备，并没有考虑到对设施的分类与编码，致使管理混乱，大大增加了工作量。
（2）监控系统并未发挥出实际效用。目前，行业所使用的监控系统工作效率低下且缺乏针对性。系统设计过程中，设计者并未意识到规范与标准的重要性，虽然系统建设耗费了大量资金，但成效低，并存在一定的功能重叠和浪费现象，还有设备的不可靠，这就造成了只“监测”而不“控制”的情况，更谈不上对交通的调控、指导和决策反馈的作用。
3高速公路机电系统的优化设计
3.1监控系统
监控系统中主要包含的子系统是收费站端，其主要负责获取数据，并将数据输送至监控中心，要求该系统能够识别与获取语音、音频等不同形式的数据信息，把数据输送至监控中心内，由监控中心对这些数据信息进行分析后发出相关指令。所以，收费站端改造的重心则是丰富数据获取方式、提升系统压缩数据的能力，增添数据通讯终端数目。监控系统的优化应得到高度成熟的信息技术的支持，从技术人员的角度来看，则要全面收集数据，创建完善的结构体系，覆盖高速公路机电系统的各组成部分。
3.2收费系统
收费系统是对车流量、车型以及对承担的过路费所做的一项统计工作，该收费系统可以准确地统计并备份高速公路的通行车辆数据。在具体的操作过程中，收费系统主要通过信号灯、车道检测器、报警系统等对车辆进行控制，进而保障收费通道的畅通运行。在收费系统完工后，需要对各子系统进行反复调试、模拟，以确保收费系统的正常运行。当前，技术人员研发了电子不停车收费系统。基本运行思路是车辆搭载身份识别装置，利用智能技术感应车辆的基础信息，确定其载重情况以及车辆里程等，感应设备在获得此类信息后，将对接至收费系统中，实现无现金式的自动扣费。
3.3通信系统
所有系统内通信系统至关重要，通信系统越高效健全将有利于整个高速公路系统的构建，尤其是当高速公路开始投入使用后，通信系统将承担起归纳数据、挑选数据并传输至各个模块内，便于各模块开展后续工作。通信系统结构主要包含硬件、软件以及数据传输三个部分，核心部分是数据传输，即依赖电缆、数据、光纤之类的材料完成数据传输工作，有利于各个模块共享信息。因此，在优化设计工作中，应重点考虑数据传送时的信号稳定问题，技术人员要着重探讨信号覆盖范围的延展问题，从局域网设置的角度入手，尤其要高度关注山区信号偏弱的区域，在该处配备适量的信号增幅器，以加强信号释放强度，保证数据传送时的及时性和稳定性。
4新技术在高速公路机电系统中的应用
4.1监控系统
要想保障高速公路行车安全，必须重视监控系统的作用，监控系统能够及时获取公路状况以及行车状况，第一时间排查出公路运行过程中隐藏的风险，实时保障行车安全。实际应用中，监控系统则是由路面监控、收费站监控两大部分组成。其中，收费站监控的功能是为了严格监管工作人员，避免出现工作人员贪污徇私的问题，且收费站监控也可以实时监测来往车辆，便于找寻违章车辆；路面监控则是为了实时监测主干线，实时掌握公路运行状况，利用互联网技术、传感器等设施，获取音频、视频等数据信息，交由专业部门分析处理，以此实现高效管理。
4.2收费系统
按照工作人员工作内容的多少，主要可分为以下四类：人工、半自动、全自动以及全自动计费人工找零；若立足于用户角度分类，则包含停车、不停车这两类收费方法。在收费系统的应用中，ETC系统作为一种改善和提高收费系统效率的方法，已被广泛应用于高速公路机电系统里的收费环节。该系统由硬件和软件两种系统组成，硬件系统主要用来识别车辆、监控车辆以及信息通信的工作；软件系统负责对接车主智能终端，以达到不停车识别缴费的效果。实践表明，ETC系统正是网络信息技术深度发展的成果，但其稳定性、准确性等方面的问题依然需要技术人员进一步探讨。
4.3通信系统
受互联网科技的影响，未来机电通信系统将长期处于良好的发展态势，业务操作难度将不断提升。而新技术的应用也从侧面展现出通信系统的构件和完善。其中，分组传送网技术和自动交换光技术，都属于通信系统里新技术的开发和应用。分组传送网又叫作PTN，该设备能够实现自主调节，在其IP底部安设传输介质即可使其拥有传输功能。将其真正使用在高速公路机电化系统中时，发现其操作便利、要求较低、成本更低且具备超强的安全性能，可见其性价比极高。加上系统内使用的自动交换光技术能够快速找出公路运行时隐藏的安全隐患，具备自处理能力，只需短短的时间即可将其处理完毕，以此保障整个系统的正常工作。
结语
高速公路机电系统在确保高速公速使用安全、高效等方面发挥着重要的作用，如何对该系统进行优化设计和投入新技术，对于发展高速公路机电系统意义重大。具体阐述了新技术在监控系统、收费系统和通信系统三大系统中的应用，为以后高速公路机电系统发展提供了参考。需要指出的是，高速公路机电系统目前仍存在或多或少的问题，未来仍要积极应用网络信息技术有针对性地进行优化研究，不断结合新技术来完善整体的高速公路机电系统，提升系统运行的效率。
参考文献
［１］汤翊．高速公路机电工程通信系统技术应用分析［Ｊ］．通讯世界，２０１６（２０）：１－２．
［２］刘云峰．高速公路机电工程通信系统的发展及其新技术应用［Ｊ］．中国新通信，２０１６，１８（２４）：９０．